Биполярный транзистор PnP с помощью улучшил уравнения Эберс-Молл
Simscape / Электрический / Semiconductors & Converters
Блок PNP Bipolar Transistor использует вариант уравнений Эберс-Молл, чтобы представлять биполярный транзистор PnP. Уравнения Эберс-Молл основаны на двух экспоненциальных диодах плюс два управляемых текущим образом текущих источника. Блок PNP Bipolar Transistor предоставляет следующие улучшения той модели:
Раннее воздействие напряжения
Дополнительная основа, коллектор и сопротивления эмиттера.
Дополнительные фиксированные основные эмиттерные и основные емкости коллектора.
Коллектор и базовые токи [1]:
Где:
IB и IC являются базовыми токами и токами коллектора, заданными как положительными в устройство.
IS является текущим насыщением.
VBE является основным эмиттерным напряжением, и VBC является напряжением основного коллектора.
βF идеальное максимальное текущее усиление BF
βR идеальный максимальный текущий BR усиления
ВА является прямым Ранним напряжением VAF
q является элементарным зарядом на электроне (1.602176e-19 Кулоны).
k является Постоянная Больцмана (1.3806503e-23 J/K).
T m1 является транзисторной температурой, как задано значением параметров Measurement temperature.
Можно задать транзисторное поведение с помощью параметров таблицы данных, что использование блока, чтобы вычислить параметры для этих уравнений, или можно задать параметры уравнения непосредственно.
Если –qVBC / (k T m1)> 40 или –qVBE / (k T m1)> 40, соответствующие экспоненциальные условия в уравнениях заменяются (–qVBC / (k T m1) – 39) e 40 и (–qVBE / (k T m1) – 39) e 40, соответственно. Это помогает предотвратить числовые проблемы, сопоставленные с крутым градиентом показательной функции e x в больших значениях x. Точно так же, если –qVBC / (k T m1) <–39 или –qVBE / (k T m1) <–39 затем соответствующие экспоненциальные условия в уравнениях заменяются (–qVBC / (k T m1) + 40) e –39 и (–qVBE / (k T m1) + 40) e –39, соответственно.
Опционально, можно задать зафиксированные емкости через основные эмиттерные и коллекторные переходы. У вас также есть опция, чтобы задать основу, коллектор и эмиттерные сопротивления связи.
Поведение по умолчанию состоит в том, что зависимость от температуры не моделируется, и устройство симулировано при температуре, для которой вы обеспечиваете параметры блоков. Можно опционально включать моделирование зависимости транзистора статическое поведение на температуре в процессе моделирования. Температурная зависимость емкостей перехода не моделируется, этот являющийся намного меньшим эффектом.
Когда включая температурную зависимость, транзисторные уравнения определяющего остаются то же самое. Значение температуры измерения, T m1, заменяется температурой симуляции, T s. Текущее насыщение, IS и прямые и противоположные усиления (βF и βR) становится функцией температуры согласно следующим уравнениям:
где:
T m1 является температурой, при которой параметры транзистора заданы, как задано значением параметров Measurement temperature.
T s является температурой симуляции.
IS Tm1 является насыщением, текущим при температуре измерения.
IS Ts является насыщением, текущим при температуре симуляции. Это - текущее значение насыщения, используемое в уравнениях биполярного транзистора, когда температурная зависимость моделируется.
β Fm1 и β Rm1 являются прямыми и противоположными усилениями при температуре измерения.
Фс β и RS β являются прямыми и противоположными усилениями при температуре симуляции. Это значения, используемые в уравнениях биполярного транзистора, когда температурная зависимость моделируется.
EG является энергетическим кризисом для полупроводникового типа, измеренного в Джоулях. Значение для кремния обычно принимается, чтобы быть 1,11 эВ, где 1 эВ являются 1.602e-19 Джоули.
XTI является насыщением текущая температурная экспонента.
XTB является прямым и противоположным коэффициентом температуры усиления.
k является Постоянная Больцмана (1.3806503e–23 J/K).
Соответствующие значения для XTI и EG зависят от типа транзистора и полупроводникового используемого материала. На практике, значения XTI, EG и потребности XTB, настраивающейся, чтобы смоделировать точное поведение конкретного транзистора. Некоторые производители заключают эти настроенные значения в кавычки в Списке соединений SPICE, и можно прочитать соответствующие значения. В противном случае можно определить значения для XTI, EG и XTB при помощи заданных таблицей данных данных в более высоком температурном T m2. Блок предоставляет возможность параметризации таблицы данных для этого.
Можно также настроить значения XTI, EG, и XTB сами, чтобы совпадать с данными лаборатории для конкретного устройства. Можно использовать программное обеспечение Simulink® Design Optimization™, чтобы помочь настроить значения.
Блок имеет дополнительный тепловой порт, скрытый по умолчанию. Чтобы осушить тепловой порт, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели, и затем из контекстного меню выбирают Simscape> Block choices> Show thermal port. Это действие отображает тепловой порт H на значке блока и отсоединяет параметры Thermal Port.
Используйте тепловой порт, чтобы симулировать эффекты выработанного тепла и температуры устройства. Для получения дополнительной информации об использовании тепловых портов и на параметрах Thermal Port, смотрите Термальные эффекты Симуляции в Полупроводниках.
Блок не составляет температурно-зависимые эффекты на емкостях перехода.
Вы, возможно, должны использовать ненулевые омические значения сопротивления и емкости перехода, чтобы предотвратить числовые проблемы симуляции, но симуляция может запуститься быстрее с этими обнуленными значениями.
[1] Г. Массобрио и П. Антоньетти. Полупроводниковое моделирование устройства с SPICE. 2-й выпуск, McGraw-Hill, 1993.
[2] Х. Ахмед и П.Дж. Спридбери. Аналоговая и цифровая электроника для инженеров. 2-й Выпуск, издательство Кембриджского университета, 1984.
